Gli scienziati hanno scoperto un nuovo modo per classificare il plasma magnetizzato, che potrebbe portare a progressi nella creazione della fusione termonucleare controllata. Una scoperta dei fisici teorici del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) ha mostrato che il plasma magnetizzato ha 10 fasi uniche e le transizioni tra di esse possono essere di grande importanza per lo sviluppo pratico.
I ricercatori hanno scoperto che i confini spaziali o le transizioni tra le diverse fasi supporteranno le eccitazioni delle onde localizzate.
"Queste scoperte potrebbero portare a possibili applicazioni di eccitazioni esotiche nello spazio e nei plasmi di laboratorio", ha affermato Icheng Fu, autore principale di un articolo su Nature Communications che descrive lo studio. "Il prossimo passo è esplorare cosa possono fare questi stimoli e come possono essere utilizzati".
Possibili applicazioni:
Le possibili applicazioni includono l'uso di eccitazioni per creare corrente in un plasma a fusione magnetica o facilitare la rotazione del plasma negli esperimenti di fusione.
Tuttavia, "il nostro articolo non affronta alcuna applicazione pratica", ha affermato il fisico Hong Qin, coautore dell'articolo. "Il documento è la teoria di base e la tecnologia seguirà la comprensione teorica".
In effetti, "la scoperta di 10 fasi nel plasma segna un importante progresso nella fisica del plasma", ha detto Qin. “Il primo e più importante passo in ogni sforzo scientifico è la classificazione degli oggetti oggetto di studio. Qualsiasi nuovo schema di classificazione porterà a un miglioramento della nostra comprensione teorica e al successivo sviluppo della tecnologia".
Hong Qin cita la scoperta dei principali tipi di diabete come esempio del ruolo che la classificazione svolge nel progresso scientifico. "Nello sviluppo di terapie per il diabete, gli scienziati hanno scoperto che ci sono tre tipi principali", ha detto. "I professionisti possono ora curare efficacemente le persone con diabete".
La fusione termonucleare, che gli scienziati di tutto il mondo stanno cercando di produrre sulla Terra, combina elementi leggeri sotto forma di plasma, uno stato di materia caldo e carico composto da elettroni liberi e nuclei atomici, che costituiscono il 99 percento dell'universo visibile - rilasciare enormi quantità di energia. La fusione può fungere da fonte di energia sicura e pulita per generare quantità illimitate di elettricità.
Le fasi del plasma che gli scienziati del PPPL hanno scoperto sono tecnicamente conosciute come "fasi topologiche", che indicano le forme d'onda supportate dal plasma. Questa proprietà unica della materia è stata scoperta per la prima volta nella fisica della materia condensata negli anni '70, una scoperta per la quale il fisico Duncan Haldane della Princeton University ha ricevuto il Premio Nobel 2016.
Affidabile e originale:
Le onde di plasma localizzate create dalle transizioni di fase sono stabili e intrinseche perché sono "topologicamente protette", affermano gli scienziati. "La scoperta che questa eccitazione topologicamente protetta esiste nel plasma magnetizzato è un grande passo avanti e può essere utilizzata in applicazioni pratiche".
Il progresso più importante in questo articolo è la considerazione del plasma in base alle sue proprietà topologiche e alla determinazione delle sue fasi topologiche. Sulla base di queste fasi, gli scienziati determinano la condizione necessaria e sufficiente per l'eccitazione delle onde localizzate.
"Per quanto riguarda come utilizzare questi progressi per facilitare la ricerca sull'energia da fusione, dobbiamo scoprirlo", affermano i ricercatori.
Un articolo sulla scoperta è stato pubblicato su Nature Communications.
2021-07-20 19:32:21
Autore: Vitalii Babkin